調和波の重ね合わせで任意波形を表現できるため、調和波は特に重要である。
いま、波動を次式で表現する。
ここで、Aは振幅、kは伝搬定数である。微分波動方程式を求めた時と同様に、速度υで+x方向に伝搬する波動を得るには上式でx→x-υtと置き換えればよく、
となる。空間的・時間的に正弦形状で周期的である。空間的周期は波長でありλで示す。
調和波の場合、xがλだけ増減することは正弦関数偏角が2πだけ増減することに対応するため、
となる。
同様に、時間的周期をτとすると、
となるため、下式を得ることが出来る。
周期τは時間的周波数（ν, 振動数）の逆数である（τ≡1/ν)ため、上式から
を得る。
他の良く用いられる量として、時間角周波数ωと波数または空間周波数kがあり、
で与えられる。以上の各量を用いた調和波の表現方法はいくつかあるが、下記の2式が良く用いられる。
上記の(理想的)調和波は時間的・空間的に-∞～+∞に広がり、単一周波数をもち、単色あるいは単一エネルギーである。実際の波動は有限領域に制限されるため、周波数はある帯域をもつ。帯域が狭い波動は、準単色であるという。
図 調和波の波形。1波長は位相2πradの変化に対応している。